Estudo sobre a assinatura de pressão (atuação hidráulica) de uma ESDV através de um modelo matemático

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Gouveia, Sandro Marcos
• Orientador(a): Clarke, Thomas Gabriel Rosauro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Válvulas (Engenharia); Atuador hidráulico; Modelos matemáticos
• Palavras-chave em Inglês: ESDV; Pressure signature; Math model; Subsea ball valve; Simulations
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/193177

As válvulas de fechamento de emergência (ESDV) são utilizadas nos sistemas submarinos para promover a segurança da operação relacionada à extração e processamento dos fluidos como óleo e gás da indústria petroleira, principalmente os fluidos inflamáveis. O acionamento da ESDV se dá pela pressurização de um atuador hidráulico que promove o avanço de um pistão e na ausência de pressão, o retorno do mesmo é realizado pela força de uma mola. Estes movimentos são então convertidos em movimentos angulares que permitem a abertura ou o fechamento da válvula do tipo esfera. As pressurizações do atuador podem ser relacionadas com a integridade de operação do conjunto ESDV. Isto ocorre através de um gráfico denominado de assinatura de pressão por atuação hidráulica. Este tipo de gráfico pode indicar degradações do sistema, se elevadas pressões forem detectadas nos acionamentos. Algumas ESDVs se encontram instaladas sobre lâminas d’água profundas e ultraprofundas, com isso, a inspeção e manutenção dos componentes é mais trabalhosa se comparada com as SDV instaladas em superfície. Logo, a possibilidade de simular uma ESDV através de modelos matemáticos que resultem em uma assinatura de pressão e compará-la com a assinatura de uma ESDV, pode indicar se o equipamento está operando de forma aceitável Neste trabalho foi proposto um modelo matemático que simula a operação de uma ESDV com uma válvula esfera de 10 polegadas. O mecanismo de conversão de movimento do pistão hidráulico para a válvula neste modelo é o Scotch-Yoke. A validação do modelo matemático proposto foi realizada comparando-se as respostas simuladas com os dados de ensaio real de uma ESDV. Foram simuladas as alterações nos parâmetros construtivos e geométricos que compõem o modelo matemático que reproduzirá a ESDV, estas mudanças de parâmetros foram analisadas a fim de se concluir os seus impactos sobre a assinatura de pressão. O modelo reproduziu as assinaturas com uma boa concordância nos ambientes atmosféricos, para as comparações em ambientes hiperbáricos os maiores desvios foram obtidos ao se descontar a lâmina d’água de instalação sobre a ESDV. Para a variação dos parâmetros, grande parte apresentou uma correlação positiva entre as variações e as respostas dos pontos notáveis, com exceção de atritos que apresentam uma correlação positiva no avanço do pistão e negativa em seu retorno.